摘 要：城市轨道交通环控系统作为当前我国地铁系统的重要组成部分之一，其主要应用的技术是计算流体动力学（简称CFD）。CFD在当今地铁系统中的普及应用可以对地下轨道环境中的气流状况进行三维模拟。本文则将针对当前CFD技术在我国城市轨道交通环控系统中的具体应用进行浅要分析，仅供参考。

关键词：城市轨道交通；环控系统；计算流体动力学

若想实现我国城市轨道交通系统的正常运行，需要多个系统共同正常工作。这其中包括通风空调系统、检票售票系统、照明系统、综控系统等。其中通风空调系统也是环控系统，其在地铁系统中的作用是控制地下通道内的温度、空气湿度、二氧化碳浓度和噪声。环控系统可以为广大地铁乘客提供干净舒适的乘车环境，除此之外也可以为产生突发情况下人员的紧急疏散提供帮助。

一、城市轨道交通环控系统应用的必要性

我国的城市轨道交通建立在狭长的地下通道中，地下通道的空间环境有限，但每天仍需要面对数以万计的大量乘客、多台地铁列车以及轨道交通组成的多种电力设备。人员流动与设备的日常运行会导致地下通道内产生大量热能，如果不及时进行及时排除则会引起地铁通道内温度上升。除此之外，地铁内设备的运行该过程中还会产生大量的噪音、密集的人群也会导致地铁通道内空气质量的下降并且还会产生大量垃圾[1]。这些因素都导致当今城市轨道交通的环境不断变差。除了造成影响地铁通道内的环境外，如果在人员密集但活动空间狭小的地铁通道发生火灾那么人员的紧急疏散和火灾产生的烟气排除工作也是一大难题。鉴于对上述因素的阐述，笔者认为在当前我国的城市轨道交通中应用环控系统刻不容缓。环控系统可以有效改善地铁通道中的通风系统，及时有效的改善当前城市轨道交通内的空气环境。环控系统在地铁的应用不仅可以为广大的地铁乘客提供舒适、干净的乘车环境，还可以确保列车和其他有关设备在正常的运行环境下进行工作保障了设备运行的使用寿命。

二、城市轨道交通环控系统模拟

地铁系统是一个复杂的三维网络，其中包括地上车站、地下通道以及出入口。对当前的地铁系统进行环控模拟主要目的是测量地铁中的三维温度场、气流分布和污染物浓度分布等。目前国际中应用最为广泛，技术最成熟的地铁环控模拟软件是Subway Environment Simulation，简称为SES[2]。SES软件可以对地铁内多台列车工作时通道内的温度、湿度、空气流动进行数据自定义。并通过一系列的站内模拟来设定各项数据的最大值、最小值和平均值。以此来作为完善当前地铁内环控系统的案例数据。

三、计算流体动力学的概念与应用

（一）计算流体动力学的概念

计算流体动力学即Computational Fluid Dynamics（简称CFD）是伴随计算机技术的发展而产生的一种全新概念。其内容包含数学、流体力学、计算机模拟技术。近年来在计算机辅助模拟设计领域具有一定的影响力。计算流体动力学可以实现对多种不同环境下气流温度的变化和速度场进行模拟仿真。伴随计算机技术的不断发展，CFD技术也在发展中不断完善创新[3]。CFD技术在当前的轨道交通中的应用也越来越普及，许多高校的轨道交通专业也纷纷开设计算流体动力学的课程教学，并针对CFD技术在地铁通道内空气流动与分布问题进行课题研究。

（二）计算流体动力学在城市轨道交通环控系统中的应用

当前我国的地铁环控系统拥有多种可供选择的设计方案，而在环控系统中应用CFD技术可以对多种环控系统进行计算机模拟，并根据多种方案的模拟情况进行择优选择。对于部分正在修建未完工的地铁系统来说，其地铁通道的空气流动、气流场和通道温度无法实施现场测试，此时需要应用计算机技术，来对尚未完工的地铁系统进行CFD技术模拟。而对于已经建成且投入使用的地铁系统，由于其每日的客流量巨大，列车通过率频繁造成的无法进行现场测试情况也可以通过计算机进行CFD技术模拟来解决。除此之外，还可以对地铁系统建设过程中环控系统出现的一些未解决问题进行CFD技术模拟。其中包络地铁通道内风向变化、地铁通道内排风系统应对火灾情况的环境控制等问题[4]。过去技术不成熟的时候，设计师只能通过对上述情况进行想象和粗略计算，缺乏理论支持和科学论证。通过CFD技术在城市轨道交通环控系统的应用来对地铁通道内的通风情况、发生火灾时的烟气流动、污染物排放等现象进行三维可视化的仿真模拟。此外，CFD技术还具有强大的计算功能，经过对地铁通道内环控系统的多种数据模拟即可得出温度、气流、压力等因素的信息数据。为当前地铁环控系统的完善与更新提供切实可靠的数据依据。

四、结语

综上所述，当前我国的城市轨道交通环控系统建设还有待发展和完善。在環控系统建设的过程中应用CFD技术可以帮助我们在设计前进行系统运行模拟。根据模拟过程中产生的问题与不足进行改进，避免了建设方在环控系统建设中出现问题与不足。完善的环控系统为乘客提供了舒适、整洁的地铁乘车环境，保证城市轨道交通可以有效应对多种复杂的突发情况。CFD技术的应用也为我国的轨道交通建设工程提供有力的技术保障。

参考文献：

[1]刘红.城市轨道交通环控节能策略研究[J].科技创新导报.2017.14（09）：171+173.

[2]赵敬德，王金龙，严国庆，李雷雷.城市轨道交通环控系统颗粒物浓度的实测研究[J].安全与环境学报，2016，16（04）：342-347.

[3]周佳欣.浅谈地铁环控系统中PLC自动化控制系统的优化设计[J].门窗，2014，20（07）：218.

[4]杨永平，边颜东，周晓勤，叶霞飞.我国城市轨道交通存在的主要问题及发展对策[J].城市轨道交通研究，2013，16（10）：1-6.

作者简介：王宝玉（1986-），男，天津人，本科，助理工程师，研究方向：城市轨道交通（电力环控）。